加拿大SGL公司利用AIRGrav航空重力測量系統，使用Cessna208、DA-42和DHC-6等多種固定翼飛機作為航空重力的飛行平臺，除了集成單一的航空重力勘查系統外（如圖1），還集成了重/磁綜合勘查系統、航重和航磁水平梯度綜合勘查系統。這些系統可以獲得高分辨率的航空重力測量數據，環境適應能力好，測量效率高。

CMG公司利用GT-1A/2A航空重力測量系統，使用Cessna208、BN-2T、DA-42等多種固定翼飛機飛行平臺，集成了航空重力勘查系統、航空重（磁）和航空重（磁、放）綜合勘查系統。圖2為CMG公司在BN-2T飛機上集成的GT-2A航空/磁/放綜合勘查系統，實現了一次飛行同時獲取多種地球物理參數的目標，大大地提高了勘查效率。

俄羅斯的Aerogeophysice公司利用AN-26、AN-30等飛機集成了GT-1A/2A航空重力勘查系統，在本土和北極部分地區完成了1∶10萬和1∶20萬比例尺的航空重力測量。美國DG公司利用C-130“大力神”飛機集成了AT1A航空重力勘查系統，在南極開展了航空重力測量。到目前為止，國外成功用于航空重力測量的固定翼飛機多達22種，主要為中―小型固定翼飛機，主要機型有：CESSNA208、DHC6６、AK350、BN-2T、PA31、AN24、AN26等。

SGL公司利用AIRGrav航空重力儀在AS250-B3直升機上集成了航空重力勘查系統、航空重/磁和航空重/磁/放綜合勘查系統，并在加拿大Quesnellia地區開展了航空重/磁/放綜合測量。同樣，CMG公司和加拿大Geotech公司也在AS250-B3直升機上集成了GT-2A直升機航空重力勘查系統（圖3）。俄羅斯地球物理所使用米?8直升機（MI8），集成了GT-1A直升機航空重力勘查系統，并在俄羅斯AralSea的地區開展了飛行測量。

到目前為止，國外成功用于航空重力測量的直升機達到6種，主要機型有：AS350-B2/B3、R44、LAMA、S76、ALH和MI8等。

國外集成的航空重力勘查系統已呈多樣化，不僅成功地實現了多平臺的航空重力勘查系統，而且實現了多參數多種組合的航空重力勘查系統，以滿足不同目的的地球物理勘查任務。目前世界各國正致力于發展小型化、更高精度的航空重力勘查系統，以期用于更為經濟的飛行平臺，獲取更多參數的高分辨率航空重力綜合勘查系統，實現更為廣泛的應用。

由于航空重力測量系統抗顛簸能力的增強，航空重力可在各種不同的測量條件下開展調查工作，比如海岸帶，或是起伏地形的等高度飛行測量，或是高山區的緩起伏飛行測量，在起伏飛行和中―強顛簸條件下進行測量均能正常工作。緩起伏飛行 *** 的發展，有效地突出了地質效果，且能滿足了航空地球物理綜合測量等要求；同時隨著航空重力測量精度的提高，大比例尺航空重力測量也應運而生，拓寬了航空重力的應用領域，可實現更為精細的航空重力測量工作。

在傳統固定翼航空重力平飛測量的基礎上，發展了固定翼和直升機航空重力緩起伏飛行的測量 *** ，并逐步發展為成熟的技術。2007年SGL公司率先利用AIRGrav航空重力儀在BN-2B Islander飛機和AS350-B3直升機上集成了航空重/磁綜合勘查系統，并在加拿大British Columbia的Quesnellia地區開展1∶20萬比例尺航空重/磁綜合測量，局部加密到1∶10萬比例尺，平均地速大約185km/h，完成的總工作量約為27000km。2009年SGL公司在British Columbia的QUEST南部地區開展了高分辨率的航空重力調查，測線距為2km，控制線線距為20km，使用飛機CESSNA場208B（C-GSGJ）和鉆石之星DA-42（C-GSDK），平均地速大約166.5km/h，完成的總工作量約為25010km。以上兩個測區均為丘陵區和陡峭山區，地形海拔高度分別為380～2500m和62～2587m。SGL公司事先按照起伏坡度76m/1600m爬升和下降率根據地形設計出起伏飛行的測線，沿著設計的測線采用起伏飛行的 *** ，飛行高度為200m（真高），并且實際飛行高度與設計飛行高度偏差＞15m的連續長度要求＜7km。采用起伏飛行的 *** ，既盡可能地接近探測目標體獲得更好的測量效果，又有利于獲得高質量的航空重力測量數據。

作為2OO7年春的死海綜合調查項目（DE-SIRE），沿著和垂直于死海盆地的Aquaba和死海之間的斷裂進行了直升機航空重力測量。測量飛機為德國Sikorsky S-76B型直升機，CMG公司提供GT-1A航空重力儀。死海谷位于海平面下方400多m，山脊高度高于1500m。考慮到死海盆地地形高差大，采用低速和沿地形起伏飛行的直升機航空重力測量，獲得了盡可能好的測量質量和高的分辨率。

為了解決航空重力用于礦產資源勘查等異常空間分辨率能力不足的問題，發展了大比例尺航空重力測量 *** 。至今為止不完全統計，SGL公司分別在6個小測區開展了大比例尺直升機AIRGrav航空重力調查，用于礦產資源勘查。采用低速（56km/h，或16m/s）５０m線距進行測量，同時采用機載激光掃描系統（LiDAR）獲取高分辨率（網距1m）的數字地形模型，通過增強數據處理技術，獲得了測量精度為0.4×10-5m/s2、異常空間分辨率300m高精度航空重力數據，滿足了礦產資源勘查的需要。圖4展示了Podolsky測區疊加在地形模型上的重力異常圖，該區為銅、鎳混合硫化物礦，目的是通過航空重力反演計算為該區提供更可信的大高密度體分布情況。在航空重力異常反演時，利用航磁和鉆井資料進行反演約束。

在俄羅斯Aralseaａ南西的Uzbekitan地區開展了大比例尺GT-1A直升機（MI8）航空重力測量，測區面積3000km2。該區為平底夾帶數十米高陡坡的地形，平底部被鹽水沉積層覆蓋，難以進行地面重力測量。測量時采用300m（海拔高度）同一高度飛行，以減少起伏飛行加速度的影響，距地表80～230m。測量線距為250m、切割線線距為2500m，較密的測線可提供了更多的測量數據，為的是在數據處理過程中減少擾動加速度的影響。采用濾波長度為80～100s的kalman濾波，在速度160km/h時的異常空間分辨率為1.5～2.0km。采用由幾條測線網格數據形成的數字重力場模型來評價測量誤差，模型的均方差（RMS）為0.36×10-5m/s2。而后利用航空重力資料，加上鉆井和地震資料，圈定出碳氫化合物勘探遠景區。

國外各公司（不同機構）均根據自身的儀器特點，制定了航空重力的測量 *** 、校正 *** 、質量控制和數據處理等內部技術要求，其中質量控制和數據處理在業內有比較統一 *** 和標準。雖然各公司之間并沒有形成統一的測量技術要求或測量技術規范，但這些技術要求仍然是制訂商業合同的依據，或成為本國航空重力測量的技術標準。

AIRGrav和GT-1/2A航空重力測量工作量占據目前世界上的80％以上，為更先進、主流的航空重力測量系統。表1中的技術指標分別代表著2套測量系統目前的技術水平。

表1 國外航空重力測量各技術參數匯總

沿地形低高度的緩起伏飛行和大比例尺航空重力測量技術，已成為成熟的技術而得到廣泛應用，獲得了比較滿意的測量效果。但目前航空重力異常空間分辨率相對有限，仍然不能完全滿足礦產資源勘查等需求，發展更高空間分辨率的航空重力測量技術成為今后世界各國努力的方向。

發展高空間分辨率的航空重力測量技術，除了在測量高度降低和測量比例尺加大等測量技術做出努力外，更需要發展新型航空重力測量技術裝備，比如：航空重力梯度測量系統，甚至是航空重力全張量梯度測量系統，有效地提高航空重力異常的空間分辨能力，才能充分發揮航空重力在地球探測中的應用能力。

航空重力數據處理主要包括：慣導與DGPS數據解算，數據質量統計控制，測線自由空間重力異常計算（各項改正和濾波計算），數據調平處理，數據噪聲處理，地形改正處理，基礎圖件編制，數據質量評價。航空重力測量系統研制廠商針對各自的航空重力儀開發出航空重力數據處理軟件，可以說都是唯一的。航空重力數據處理中的厄特渥斯等各項改正所采用 *** 基本一致，但在獲得航空重力自由空間重力異常所采用濾波 *** 和相關改正順序上大相徑庭。

勘查飛行時，飛行載體引起的擾動加速度可達到1m/s2，航空重力數據處理必須從上萬毫伽強動態干擾的環境中計算出重力值，為了實現航空重力測量，采用雙頻差分GPS方式獲取高精度的載體數據。SGL公司研究表明：高精度的差分GPS處理技術是獲取高分辨率和高質量重力數據的關鍵。

通常采用差分GPS的載波相位觀測數據來解算載體的位置、速度和加速度，并利用雙頻（L1、L2）、單頻（L1）對載波相位解算結果進行相互檢查。在確定速度和加速度時也常常用到差分多普勒數據，多普勒 *** 是滿足載波相位解算的初始逼近。

航空重力通常采用GPS/慣性組合的方式進行解算，取長補短，使組合后兩者的精度高于兩個系統單獨工作的精度。一方面通過慣導系統的定位數據來修復GPS的跳點和錯誤點，對GPS數據的完整性進行檢測，提高GPS數據質量；另一方面利用GPS數據對慣性系統中的慣性傳感器漂移等參數進行修正，減小穩定平臺姿態角的誤差，以提高航空重力水平加速度改正的精度。

（略）

航空重力儀工作在強干擾噪聲背景下，而強噪聲背景下提取微弱重力異常信號是航空重力測量中需要解決的重點問題，也是核心關鍵技術之一。航空重力測量中，經過各項改正后航空重力數據通常采用低通濾波處理，提取出消除高頻干擾后有用的航空重力異常信號，測線濾波的程度取決于原始數據的噪聲和異常分辨率的要求］。

GT系列航空重力數據處理采用了自適應卡爾曼濾波方式進行平滑濾波，差分GPS高度作為觀測量建立觀測方程，利用卡爾曼平滑理論進行重力異常解算，在壓制干擾信號的同時更好地保留有效重力測量信息，形成航空重力自由空間重力異常，通常采用半波長50s進行濾波，重力異常空間分辨率1.5～3km（飛行速度110～218km/h）。

AIRGrav航空重力數據處理使用余弦錐形低通濾波器按時間序列對原始測線數據進行濾波來去除統計噪聲，測線濾波的程度取決于數據的噪聲和分辨率的要求，測線濾波的程度總是要小于網格化濾波，以避免網格化時數據畸變，通常采用半波長50s的濾波器對航空重力數據進行濾波處理，重力異常空間分辨率1.5～3km（飛行速度110～218km/h）。

國外還有一些公司采用FIR低通濾波技術，但解算效果遠不如GT和AIRGrav系統，尤其是在比較顛簸的飛行條件下或起伏飛行時。

通常情況下，像航磁測量一樣，航空重力測量數據只需要進行控制線法調平處理，但由于航空重力測量在強干擾下存在著隨機噪聲，為了減小隨機噪聲發展了微調平處理技術。

⑴控制線法調平處理

采用統計估算 *** 對航空重力測量控制線和測線交叉點的重力場作更大隨機校正，以補償主要由定位誤差、飛行高度變化和零漂等引起的隨機水平誤差。

⑵微調平處理

對控制線法調平后的航空重力數據進行微調平，即將每條測線的噪聲值從控制線法調平后航空重力數據中去除，獲得了微調平處理后的航空重力異常，目的是進一步減小重力異常中的隨機噪聲。

航空重力測量地形改正 *** 與傳統的地面重力改正 *** 一樣，一定程度上比地面重力改正更容易些，因為航空重力不需要近地改正，相應地不會產生因近地不規則密度而引起的誤差。地形改正既可用數字地形模型（DEM），也可用航空重力測量時獲得的地形數據。國外主要使用SRTM數據進行重力地形改正。SRTM數據為空間網格90m×90m地形數據，參考水準面為WGS-84大地水準面模型，高程精度約±16m，水平精度約±20m。

SGL公司地形改正使用Galgary大學大地測量開發的軟件，地形改正算法使用的是同密度的2DFFT *** 。CMG公司利用OasisMontaj地形改正模塊進行布格改正和地形改正，地形改正值采用Nagy（1966）方形域地形改正 *** （中區）和Kane（1962）扇形分區地形改正 *** （遠區）描述的組合 *** 計算得來。一般選用密度2.67g/cm3，湖泊和海水采用密度1.00 g/cm3。計算出地形與布格重力改正數據后，需采用與獲得航空自由空間重力異常相同濾波方式、相同濾波尺度對改正數據進行濾波，然后進行地形與布格改正，形成全測區的航空布格重力異常數據。航空重力布格改正的流程如圖5。

雖然國外航空重力數據處理技術已經邁開了一大步，但由于航空重力測量存在著大量的擾動干擾，不得不通過數據濾波的方式來濾除干擾，獲得低頻重力場信息，因而制約航空重力測量對重力異常的分辨能力，這大大地限制了航空重力的應用范圍。同時，由于飛行測量時存在著大氣湍流的影響，航空重力測量精度常常會明顯的降低，人們一直在尋找更為合適的濾波處理 *** 來減少大氣湍流的影響。因此，航空重力數據處理技術一直處于不斷的改進之中，以尋求測量精度更高、異常空間分辨能力更好的數據處理 *** 。

在充分借鑒國外航空重力勘查系統集成經驗的基礎上，我國先后自主集成出航空重力、航空重（磁）和航空重（磁、遙）等勘查系統，實現了在固定翼飛機和直升機飛行平臺下的航空重力測量，促使了我國航空重力勘查系統的集成技術邁進國際先進水平。

在充分借鑒和研究國外航空重力測量技術的基礎上，我國通過大規模的航空重力應用試驗，形成具有我國特色的航空重力測量技術，尤其是用于青藏高原等高山區的航空重力測量技術，加快了我國航空重力測量技術快速發展。

作為航空重力測量的一項關鍵技術，我國從學習國外先進的航空重力數據處理開始，通過多年的摸索和研究，不僅能夠熟練地使用國外進口的數據處理軟件，而且自主研發出航空重力數據處理軟件，促進了航空重力數據處理這項關鍵技術的進步，縮短了與國外的差距。

航空重力測量采用的勘查系統、測量 *** 和數據處理技術直接影響著測量質量和應用效果，筆者首次全面總結歸納了國外更先進的航空重力系統集成、測量 *** 與數據處理技術，對提高我國航空重力測量技術水平，高質量地開展航空重力測量具有明顯地促進和推動作用。

⑴全面地介紹了多類型成熟的航空重力勘查系統。本文介紹了國外基于固定翼飛機和直升機2類飛行平臺所集成的航空重力、重（磁）、重（磁、放）等各類型的先進勘查系統，多達30種飛行平臺幾乎涵蓋了目前世界上所有類型在用的航空重力勘查系統，為讀者提供了更寬廣、成熟的集成技術，以滿足多樣化測量和應用的需要。

⑵系統地介紹了多樣化發展的航空重力測量 *** 。本文在介紹常規的同一高度平飛開展中比例尺測量的基礎上，系統介紹了國外利于提高航空重力測量效果的起伏飛行測量 *** ，還介紹了國外發展大比例尺航空重力測量技術的最新進展，以及國外公司制定的航空重力測量內部技術要求，為讀者提高航空重力測量質量和應用效果提供了相關的 *** 技術。

⑶詳細地介紹了多途徑的航空重力數據處理技術。本文介紹了差分GPS的解算技術，并通過與慣性系統的組合解算技術，減小系統誤差，提高定位精度；在數據濾波處理方面，介紹了強干擾條件下提取微弱重力異常的卡爾曼濾波和余弦錐形低通濾波技術，均為目前航空重力異常解算精度更高的技術。這些技術的介紹，有助于提升我國航空重力數據處理水平，同時為我國研發高精度航空重力數據處理軟件提供了重要的技術支撐。

總之，本文通過國外先進的航空重力系統集成、測量 *** 和數據處理技術的介紹，以期幫助讀者消化吸收和深度引用國外的先進技術，提升我國航空重力的測量效果和應用能力，促進我國自主研制航空重力測量技術的發展，對充分發揮航空重力在基礎地質研究、油氣資源調查、固體礦產勘探、環境地質調查等領域的作用，均有十分重要的意義和實用價值。